我國高程基準的前世今生

大家都知道

中國最高峰珠穆朗瑪峰

海拔高度8844.43米

東嶽泰山主峰玉皇頂

海拔高度1545米

中國台灣最高峰玉山主峰

海拔高度3952米

那麽

山高萬仞，始自何處

相信每一位科技工作者

都曾經產生過這個疑問

今天

小太就跟大家一起來進行探索

珠穆朗瑪峰

何為高程

測量山峰高度，首先必須確定基準面，這是前提條件。山峰的高度有相對高度和絕對高度兩種計算方法。

相對高度，一般以地面、山腳等其它地方所在平面為基準面。根據所選擇基準面的不同，高度也會有所不同。受人類活動範圍的影響，人們多數情況將地面高度作為常用的高度指標，但由於地面又起伏不平，而且各個地區不統一，難以找到統一的基準面來科學比較不同地區山峰的高度。隨著認知範圍的拓展，人們發現海洋包圍著所有大陸和島嶼，海平面雖然有變化，但年平均海平面基本不變，而且全世界海平面相差無幾。因此，海平面成為了各國測量地物高度的標準基準面（又稱為零點），由海平面起算的高度就是海拔高度或絕對高度，也稱為高程。

相對高度與絕對高度

高程基準面

我國高程基準的發展歷史

早在元朝，科學家郭守敬借助海平面對元大都與汴梁，也就是今天的北京到河南開封之間的地形和高度差異進行測算比較，使得中國成為最早運用海平面作為計算全國高程起算面的國家，至少比西方早了400多年。

由於受潮汐因素的影響，自然的海面是不停運動並起伏不平的，如果要用數據反映海面的升降，就必須用一個固定的海面起算零點，因此，我國有關部門在海邊設立了驗潮站，經年累月觀測記錄海水的平均高度，通過計算求得平均值，也就是所謂的海拔零點或高程零點。

驗潮站

19世紀到新中國成立之前，世界列強紛紛依托在中國的租借地或佔領區，沿我國東部海岸線設立驗潮站或驗潮所，以此確定所謂的高程零點，其中，英國在福州和天津分別確定了羅星塔高程零點、大沽高程零點，日本海軍水務部則於1905年確立大連高程零點，他們用這些所謂的高程零點，肆意測繪中國國土。

羅星塔零點圖片

彼時，中國政府也設立了上海吳淞高程零點與廢黃河零點，這樣我國境內的高程零點就極為混亂，迫切需要規範統一。1927年南京國民政府開始在浙江坎門選址，1929年10月建成坎門驗潮井，從英國引進的一台自動驗潮儀也於第2年5月正式驗取潮汐資料，並以1930年到1934年的潮汐觀測資料推算出了坎門平均海平面，作為零點高程起算面，然後將零點起算數據引測刻畫到驗潮基準點上，這就是坎門水準原點。

坎門水準原點圖片

從1936年1月開始，南京國民政府正式啟用坎門水準原點，並迅速引測到浙江、北京等全國17個省市，廣泛應用於測圖。儘管做出諸多改變，但當時我國各省使用的海拔零點未能完全達到一致，導致相鄰省份對同一地點的測量高度竟然相差50米甚至60米，顯然據此測繪的各類分區地圖無法拚接和引用。1949年，隨著南京國民政府向台灣敗逃，以坎門水準原點統一全國海拔高度起算點的計劃也就不了了之。

解放初期，新中國的經濟發展與國防建設迫切需要詳細準確的測繪資料作為依據，然而現存的各類坐標點、高程點、地形圖仍然極為混亂，很難滿足需求，規範測繪已經刻不容緩。

1952年我國開始籌建中國水準原點，對我國東部沿海的坎門、吳淞、青島驗潮站和高程零點進行專題調查，最終選擇了青島作為設立水準原點的理想地區。

1953年，專家對青島的地形地貌展開了仔細的勘察，並最終在觀象山上選址建立了中華人民共和國水準原點。通過就近引用黃海平均海平面數據，水準原點的高程被精確測算出來，並作為為全國高程控制網的起算高程。而後，我國高程基準以黃海平均海水面和中國水準原點為基礎正式建立起來。

我國採用的高程基準

我國曾採用過兩個高程基準，分別是1956年黃海高程系統和1985國家高程基準。

（1）1956年黃海高程系統

通過提取青島大港一號碼頭驗潮站自1950年到1956年的潮汐資料，算得黃海海平面的零點，即1956年黃海平均海平面，隨後引用這個高程基準進一步測得國家水準原點的海拔高度為72.289米，以此起算的高程系統就叫做1956年黃海高程系統。